Reactores

THE PROVEN POWER. www.trench-group.com

Reactores Socios Comerciales en todo el mundo

Más de 250,000 productos entregados en más de 170 países. Más de 60 años de experiencia operativa.

35,000 en Europa 13,000 en Oriente Medio 161,000 en América

8,000 en África

Innovación continua desde 1900 • Devanados abiertos • Moldeado en concreto, cables grandes, aire entre giros • Tecnología limitada a reactores pequeños y voltajes de distribución

• 1954 Constitución de Spezielektra (hoy en día, Trench • 1962 Constitución de Trench Electric (hoy en día, Trench Canadá) • Diseño con devanado encapsulado en filamentos de fibra de vidrio y resina epóxica. • Conductores de diámetro reducido • Devanado aislado • Diseño de devanados paralelos

1900 – Inicios 2

1960 – A la vanguardia

40,000 en Asia

Confiabilidad comprobada • T  rench desarrolló la tecnología que hoy se conoce como “reactor con núcleo de aire” • Trench es el principal fabricante de reactores del mundo • Más de 250,000 unidades en servicio en todo el planeta • Producto con vida útil de 30 años y más • Todas las unidades tienen un diseño personalizado que se basa en los siguientes factores: – Más de 60 años de experiencia – Investigación, desarrollo y mejora continua del producto – Cuatro centros de competencia en todo el mundo

• Desarrollo de sistemas de aislamiento y cables especializados • Mayor rango de corto circuito • Nuevas aplicaciones: SVC, filtros, corriente directa de alta tensión (HVDC), reactores en derivación de pérdida reducida

Orientado a la transmisión • Reactores en serie grandes: sistemas de extra alta tensión (EHV), control de flujo de potencia y limitación de corriente • Diseño acústico • Diseños antisísmicos para bobinas de gran tamaño • Reactores en derivación de mayor voltaje

Desarrollo los

70s a los 90s

Desarrollo en los

2000 3

Argolla de levantamiento Araña metálica Espaciadores de conductos de enfriamiento

Terminal

Aislador

Fig. 1: Construcción típica de un reactor tipo seco con núcleo de aire Trench

Introducción Con 60 años de experiencia y éxito en el campo, Trench es el líder mundial reconocido en diseño y fabricación de reactores de potencia tipo seco con núcleo de aire para todo tipo de aplicación industrial y general. La estrategia de diseño personalizado y exclusivo, junto con la presencia de plantas de fabricación e ingeniería totalmente integradas en América del Norte, Brasil, Europa y China, le han permitido a Trench convertirse en el líder técnico de reactores de inductancia de alto voltaje en todo el mundo. Gracias a un compromiso total con la industria energética, y una considerable inversión en ingeniería, fabricación y capacidad de pruebas, los clientes de Trench acceden a lo último en productos confiables y de alta calidad que se diseñan específicamente para cada aplicación. Las aplicaciones de los productos de Trench pasaron de ser reactores limitadores de corriente y distribución reducida a reactores complejos para a voltajes muy elevados (EHV) que superan los 300 MVA por fase. El Trench Management System (Sistema de administración de Trench) obtuvo las acreditaciones ISO 9001, ISO 14001 y OSHA 18001. El avanzado programa de desarrollo e investigación de Trench examina constantemente nuevas tecnologías y su aplicación potencial en los reactores. Trench acepta los desafíos de las nuevas aplicaciones de los reactores de energía.

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Características del diseño Características de los reactores tipo seco con núcleo de aire: • D  iseño encapsulado en fibra de vidrio, con impregnación epóxica • Diseño integral de aluminio; todas las conexiones conductoras de corriente están soldadas • La más elevada resistencia a los cortocircuitos y a la tensión mecánica • Esencialmente cero esfuerzo de voltaje radial con una distribución del voltaje axial de clasificación uniforme entre los terminales • N  ivel de ruido reducido durante toda la vida útil del reactor • Diseño hermético al agua con mínimos requisitos de mantenimiento • Vida de servicio que supera los 30 años • Diseños disponibles conforme a las normas ANSI/IEEE/IEC y otras normas conocidas. Construcción Un reactor tipo seco con núcleo de aire Trench está compuesto por una serie de conductores de aluminio (o de cobre, a pedido) conectados en paralelo, con aislamiento individual (Fig. 1). Estos conductores pueden ser pequeños filamentos o cables patentados que se diseñan y fabrican de forma personalizada. El tamaño y el tipo del conductor que se usa en cada uno de los reactores dependen de la especificación del reactor. Los diversos estilos y tamaños de conductores disponibles garantizan un óptimo rendimiento al más bajo costo.

Fig. 2: Trampas de onda

Fig. 3: Reactor limitador de corriente apilado de 3 fases

Los devanados se refuerzan mecánicamente con fibra de vidrio impregnada con resina epóxica, que al cabo de un ciclo de curado en horno, genera una bobina encapsulada. Una red de lazos de fibra de vidrio horizontales y verticales combinados con la encapsulación, minimizan la vibración en el interior del reactor dándole la máxima resistencia disponible a la tensión mecánica. Los bobinados culminan en cada extremo en un grupo de barras de aluminio que, en conjunto, se denominan ”araña“. Este diseño genera una unidad muy rígida con capacidad para soportar las tensiones que se desarrollan en las condiciones de cortocircuito más exigentes.

Trampas de onda Las trampas de onda (Fig. 2) se conectan en serie con las líneas de transmisión de alto voltaje (HV). La función principal de la trampa de onda reside en proporcionar una impedancia elevada a las frecuencias de las ondas portadoras (30 a 500 kHz) a la vez que introducen una impedancia mínima a la frecuencia de la red eléctrica (50 o 60 Hz). La impedancia elevada limita la atenuación de la señal de la onda portadora en el sistema de la red eléctrica al impedir que la señal portadora: • Se disipe en la estación secundaria • Se conecte a tierra en caso de una fuga fuera de la trayectoria de la transmisión de la onda portadora • Se disipe en una línea de conexión intermedia o una derivación de la trayectoria de la transmisión principal.

El reactor se puede equipar con niveles extraordinariamente elevados de protección de terminales, resistencia a la tracción, sistema antisísmico y resistencia al viento. Este diseño exclusivo se puede instalar en todos los tipos de clima y entornos sin que se vea afectado su rendimiento. Los reactores tipo seco con núcleo de aire Trench se instalan en áreas contaminadas y corrosivas, y ofrecen una operación sin inconvenientes. Además del tipo de reactancia fija estándar de la bobina, las unidades se pueden equipar con conexiones intermedias para lograr una inductancia variable. Hay disponible una diversidad de métodos para variar la inductancia para operaciones de ajuste o para ofrecer un rango de escalones de inductancia más amplios. Además, Trench usa una diversidad de otros diseños para sus reactores, p. ej., con núcleo de hierro y refrigerados con agua.

Reactores en serie Los reactores se conectan en serie con la línea o el circuito de alimentación. Entre los usos típicos, se incluyen la reducción de la corriente de fuga, el equilibrio de las cargas en circuitos paralelos, la limitación de las corrientes de entrada en baterías de condensadores, etc. Reactores limitadores de corriente Los reactores limitadores de corriente reducen la corriente de cortocircuito a niveles dentro de la clasificación del equipo en el lado de carga del reactor (Fig. 3). Las aplicaciones varían desde un reactor de circuito de alimentación de distribución simple hasta grandes reactores con equilibrio de cargas y acoplador de barras en sistemas con una especificación de impulso (BIL) de hasta 765 kV/2100 kV. 5

Fig. 4: Reactores en derivación con conexión terciaria

Reactores con capacitores Los reactores con capacitores se diseñaron para instalarse en serie con un batería de capacitores conectada en derivación para limitar las corrientes de entrada como consecuencia de cierres, para limitar las corrientes de salida producto de cierres por fallas y para controlar la frecuencia de resonancia del sistema después de agregar el banco de capacitores. Los reactores se pueden instalar en voltajes de sistema con una BIL de 765 kV a 2100 kV. Al especificar los reactores con capacitores, la clasificación solicitada de corriente continua debe representar el contenido de la corriente armónica, la tolerancia de los condensadores y el sobrevoltaje permitido del sistema. Reactores de compensación para hornos eléctricos de arco Para lograr un óptimo rendimiento de los hornos eléctricos de arco, se debe operar el horno a una corriente de electrodo reducida y una longitud de arco larga. Esto requiere el uso de un reactor en serie en el sistema de alimentación del transformador del horno de arco para estabilizar el arco. Reactores dobles Los reactores dobles son reactores limitadores de corriente que consisten en dos medias bobinas que se magnetizan entre sí. Estos reactores proporcionan una reactancia reducida recomendada en condiciones normales y una reactancia elevada en condiciones de fuga. Reactores de control de flujo de carga Los reactores de control de flujo de carga están conectados en

serie a líneas de transmisión de hasta 800 kV. Los reactores varían la impedancia de la línea de modo que sea posible controlar el flujo de carga; por lo tanto, garantizan una máxima transferencia de potencia sobre las líneas de transmisión adyacentes. Reactores de filtro Los reactores de filtro se usan en conjunto con los bancos de capacitores para crear circuitos de filtro armónico ajustado, o bien con los bancos de capacitores y resistencias para crear circuitos de filtro armónico de banda ancha. Al especificar los reactores de filtro, se deben indicar las magnitudes de la corriente de frecuencia armónica y de la corriente de frecuencia fundamental. Si se requiere ajustar la inductancia del sistema, se deben especificar la tolerancia y el rango de las conexiones intermedias. Muchas aplicaciones de filtro exigen un factor Q que es bastante inferior al factor Q natural del reactor. Con frecuencia, ello se logra al conectar una resistencia al circuito. Una alternativa económica es agregar una estructura de anillo que reduzca el factor Q. Esto contribuye a disminuir el factor Q del reactor hasta en un décimo, sin la necesidad de instalar resistencias de amortiguación adicionales. Estos anillos, que se montan en el reactor, se acoplan fácilmente al campo magnético de la unidad. Esto elimina los problemas relacionados con el espacio, la conexión y la confiabilidad de los componentes adicionales, como las resistencias. 6

Fig. 5: Reactor de suavizado de HVDC (BIL 1300kV; 2680A; 75mH)

Reactores en derivación Los reactores en derivación se usan para compensar los VAR capacitivos generados por los cables subterráneos o las líneas de transmisión con carga reducida. Generalmente, se conectan al devanado terciario del transformador (Fig. 4), pero también se pueden conectar directamente a sistemas de hasta 345 kV. Los reactores en derivación controlados por tiristor (TCR) se usan ampliamente en sistemas de VAR estáticos en los que los VAR reactivos se ajustan mediante circuitos de tiristor. Por lo general, entre las aplicaciones de reactores compensadores de VAR estáticos, se incluyen las siguientes: • Reactores en derivación controlados por tiristor. La energía de compensación se modifica al controlar la corriente a través del reactor por medio de las válvulas del tiristor. • Reactores con condensadores conmutados por tiristor (TSC) • Reactores de filtro (FR) Reactores de HVDC Las líneas de HVDC se usan para la transmisión de energía en masa a larga distancia, así como para las interconexiones recíprocas entre distintas redes de transmisión. Generalmente, los reactores de HVDC incluyen reactores de suavizado, reactores de filtro armónico de CA y CC, y reactores de filtro de ruido PLC de CA y CC. Además, los esquemas de HVDC autoconmutados incluyen reactores de convertidor.

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Reactores de suavizado Los reactores de suavizado (Fig. 5) se usan para reducir la magnitud de la corriente ondulada en un sistema de CC (corriente directa). Son necesarios en las líneas de transmisión de HVDC en voltajes de sistema de hasta 800 kV. También se usan en aplicaciones de alimentación electrónica, como transmisiones de velocidad variable y sistemas UPS. Trench ofrece diversas técnicas de construcción y diseño. Reactores para laboratorios Los reactores para laboratorios se instalan en laboratorios de prueba de alto voltaje y alta potencia. Entre las aplicaciones típicas se incluyen la limitación de corriente, las pruebas sintéticas de disyuntores, el almacenamiento de energía inductiva y las líneas artificiales. Reactores de puesta a tierra Los reactores de puesta a tierra del neutro limitan la corriente de fuga desde la línea hacia la tierra a niveles específicos. Además, la especificación debe incluir la duración de la corriente de cortocircuito y la corriente continua desequilibrada.

Fig. 6: Bobina de supresión de arco de 110 kV

Fig. 7: Reactor en derivación variable

Reactores de supresión de arco Los reactores de puesta a tierra monopolares (reactores de supresión de arco) tienen como objetivo compensar la corriente capacitiva desde la línea hacia la tierra durante una fuga a tierra de una sola fase. La bobina de supresión de arco (ASC) representa el elemento central del sistema de protección de fuga a tierra de Trench (Fig. 6).

Reactores en derivación variable (VRS) Los reactores en derivación variable (Fig. 7) se conectan en paralelo a las líneas y alimentan la red de distribución con potencia reactiva inductiva donde no es necesario un control rápido de la potencia reactiva. Los VSR usan una tecnología de núcleo de émbolo para ofrecer variación en la potencia reactiva.

Debido a que el sistema eléctrico está sujeto a variaciones, la inductancia de la ASC que se usa para la puesta a tierra del neutro debe ser variable. El sistema de protección de fuga a tierra desarrollado por Trench usa la bobina con núcleo de émbolo (diseño de núcleo movible). Gracias a una exhaustiva experiencia en diseño, construcción y aplicación de ASC, los productos de Trench cumplen con los requisitos más exigentes para las técnicas de compensación de fuga a tierra.

A continuación, se indican las funciones que puede ofrecer un VSR: • Mantener una condición de límite de voltaje en estado estacionario • Mantener el flujo de potencia reactiva dentro de los límites predefinidos • Conservar un factor de potencia deseado

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A continuación, se indican las condiciones típicas de la red que favorecen la aplicación de reactores en derivación variable: • Redes con generación de potencia distribuida • Cargas extremadamente variadas conectadas a través de líneas aéreas largas o cables • Conexión a la red eléctrica de energías renovables remotas (p. ej., energía eólica)

Fig. 8: Relé de protección de filtro de condensador – CPR500

Relé de protección para filtros capacitivos (CPR) Los CPR (Fig. 8) se diseñaron específicamente para ofrecer una protección integral de las instalaciones de filtros y bancos de capacitores de voltajes medio y alto. La nueva unidad CPR500 también incorpora una interfaz de usuario táctil capacitiva, una pantalla gráfica y compatibilidad opcional con comunicación IEC61850 en varios idiomas. Estas son las funciones de protección: • Protección contra sobrevoltaje repetitivo máximo hasta el armónico 50 • Protección contra fuga a tierra, corriente excesiva y corriente deficiente • Protección contra desequilibrio neutral con compensación residual • Protección contra desequilibrio de la línea • Protección térmica de los elementos de resistencia, inductor y condensador • Protección contra falla de disyuntor doble con controlador lógico programable • Protección contra recierre del capacitor

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Trench Group es su socio de preferencia para las soluciones de distribución y transmisión de energía eléctrica actuales y para el desarrollo de nuevas soluciones tecnológicas en el futuro. Para obtener más información, consulte nuestro sitio web en www.trench-group.com o escríbanos a [email protected].

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